금속 적층 제조에서 소프트웨어의 역할
금속 파트의 적층 제조는 어려울 수 있습니다. 오늘날의 시장은 초기 학습 곡선을 2년의 기간으로 정의하며, 이는 시행 착오를 통한 연구, 빌드 충돌, 돈과 시간 사용, 그리고 가끔 발생하는 올바른 빌드 등으로 이루어집니다. 따라서 이를 최대한 줄이기 위해서는 금속 적층 제조 공정이 어떻게 작동하는지에 대한 철저한 이해가 필수적입니다.
파우더 특성부터 후가공 단계를 포함한 디자인 지침 및 공정 매개 변수에 이르기까지 전체적인 제조 공정을 이해하고 고려하는 것은 매우 중요합니다. 그 중 금속 적층 가공의 주요 걸림돌은 열 응력, 변형 및 수축입니다. 설계 엔지니어가 어떻게 부품을 배치하고 서포트 구조물을 생성하는지는 빌드 성공에 큰 영향을 미칩니다.
따라서 소프트웨어는 금속 적층 제조 공정에서 핵심적인 역할을 합니다. 유연한 Materialise Magics 소프트웨어는 금속 적층제조의 메커니즘에 대한 심층적인 이해를 바탕으로, 최상의 파트 오리엔테이션 및 서포트 생성과 같은 문제를 해결합니다. 다양한 고급 빌드 유효성 검사 도구는 파트 및 해당 서포트 구조의 빌드 위험을 분석하여 문제를 감지하고 방지합니다.
성공적인 빌드를 위한 올바른 오리엔테이션
올바른 파트 오리엔테이션은 성공적인 빌드 및 뒤틀림 방지 또는 빌드 프로세스 조기 종료를 위한 첫 번째 단계입니다. 각 층의 외면영역을 제한하고 열 축적을 제어하여 뒤틀림을 방지할 수 있습니다. 두 개의 연속적인 레이어 간 온도 차이가 크면 빌드 품질이 떨어지고 충돌이 발생할 수 있으므로 빌드 내 열 분포와 함께 각 레이어의 외면을 분석 할 도구가 필요합니다.
Materialise Magics의 최신 도구 중 하나는 금속 응용 분야에 맞게 조정된 슬라이스 분포 그래프(slice distribution graph)로, 빌드 프로세스를 완전히 제어할 수 있습니다. 슬라이스 분포 그래프를 사용하면 슬라이스 당 외면을 빠르게 시각화 하여 파트를 개선하고 품질을 향상시킬 수 있습니다. 하나 이상의 선택된 파트 또는 전체 빌드 플랫폼에 적용 가능하며 서포트 구조물도 고려하여 작동됩니다.
둘 이상의 레이저가 장착된 금속 3D 프린터의 경우 다중 광학 옵션이 균일하게 분산된 작업량을 보장합니다. 부품의 방향을 조정하거나 다른 빌드 플랫폼 영역에 배치할 수 있습니다. 또, 결과를 보다 자세하게 분석하기 위해 모든 데이터를 엑셀로 내보낼 수 있으므로 최적의 파트 오리엔테이션을 달성할 수 있습니다.
Magics 오리엔테이션 도구를 사용하면 파트의 방향을 능동적으로 지정할 수 있습니다. 이로 인해 서포트, 소재 사용량, 사후 처리 작업량이 줄어 듭니다. 예를 들어 오리엔테이션 최적화 도구를 사용하면 서포트를 원하지 않는 영역을 지정할 수 있습니다. 그 후, 스스로 서포트할 수 있는 영역의 오리엔테이션으로 이동됩니다. 자동 배치 도구를 사용하면 자동으로 작업을 수행하여 파트를 보다 쉽게 배치 할 수 있습니다.
귀사의 목표에 따라 최적 오리엔테이션은 층당 감소된 외면의 크기와 필요한 서포트의 양 사이의 적절한 균형으로 구성 됩니다. 서포트 미리보기 도구는 서포트가 생성된 모습을 미리 볼 수 있게 합니다. 오리엔테이션 동안 미리보기가 실시간으로 업데이트되어 오리엔테이션 반복 횟수를 줄일 수 있습니다.
Screenshot of slice distribution graph
모든형상에 대한 최적의 서포트
금속 적층 가공에서 서포트는 단순히 부품을 지탱하는 것보다 더 큰 목적을 갖고 있습니다. 최적의 서포트 생성은 변형을 최소화하고 빌드 충돌을 방지하며 사후 처리 작업을 줄입니다.
다양한 서포트 유형이 있으며 각각 고유 한 이점이 있습니다. 파트의 형상에 따라 특정한 선택을 통해 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 콘 서포트 및 트리 서포트는 작고 얇은 파트 및 보석류에 알맞습니다.
Materialise Magics는 반자동 프로세스로 서포트 구조를 제공합니다. 사용자 정의 매개 변수 프로파일을 설정하고 필요한 경우에는 후에 쉽게 조정할 수 있습니다. 또한 CAD에서 자체 서포트를 만든 후 Materialise Magics로 가져올 수도 있습니다.
Materialise Magics SG + 모듈은 고품질 금속 파트를 프린트할 수 있는 매력적인 소프트웨어입니다. 소프트웨어에 의해 생성된 서포트는 저희가 원하는 결과를 보여줬습니다.
-강성민, 대건테크 연구 개발부 차장
An example of the use of tree support structures
열 관리 및 변형 방지
부품에서 빌드 플랫폼으로 열을 보다 효과적으로 전달하기 위해 Magics은 볼륨 서포트 요소를 사용할 수 있습니다. 이러한 요소는 파트를 제작판에 단단히 고정시켜 변형을 방지합니다. 소프트웨어 라이브러리를 사용하면 특정 서포트를 두껍게 할 뿐만 아니라 솔리드 볼륨, 블록, 콘, 트리 서포트 구조 등을 선택할 수 있습니다.
격자 무늬 선으로 구성된 블록 서포트의 라인은 일반적으로 멜트풀(melt pool)의 두께 정도로 가정합니다. 격자무늬의 경계를 두껍게 하여 더 효과적으로 열을 전도하고 뒤틀림을 방지할 수 있습니다.
파트 안정성 향상을 위한 전략
파우더 기반 장비의 리코터 시스템은 빌드 과정에서 파트 및 서포트에 상당한 영향을 미쳐 파트가 움직일 수 있습니다. 또한 변형 된 파트의 모서리가 파우더 베드 위로 튀어 나와 충돌할 수 있어, 부품 및 리코터 메커니즘이 손상 될 수 있습니다. 따라서 플랫폼과의 강력한 연결이 무엇보다 중요합니다.
조정된 플랫폼 투사 리스케일 프로젝션 영역 도구(rescaled platform projection area tool)를 사용하여 서포트를 확장하고 플랫폼과의 연결을 강화할 수 있습니다. 톱니 크기, 모양, 관통 레벨 및 기타 매개 변수도 서포트의 강도에 영향을 줍니다. 예를 들어, 원통형 플랫폼 연결은 빌드 플랫폼에 더 강력한 연결을 제공하여 빌드 실패율을 줄일 수 있습니다.
외면 품질을 유지하며 쉽게 서포트 제거
서포트를 수동으로 제거해야 하는 경우에 더욱 쉽게 서포트를 제거하고, 스마트 서포트 배치기술을 활용하여 후처리 및 마무리 시간을 크게 단축할 수 있습니다.
머티리얼라이즈는 금속 적층 제조를 위한 완전 자동 및 반자동 서포트 생성 소프트웨어를 제공합니다. 수동 제어를 선호하는 사용자는 Magics에서 SG + 모듈을 선택할 수 있습니다. 서포트 생성 시간을 절약하고 더 쉽게 서포트를 제거하려면 완전 자동화 소프트웨어인 Materialise e-Stage for Metal을 권장합니다.
스마트한 서포트 배치 전략
서포트가 일반적으로 튜브 안쪽에 생성되는 것처럼 파트 내의 서로 다른 두 영역에 닿으면, 앵글 서포트 구조가 알맞습니다. 이런 구조는 불필요한 접촉을 피하고 서포트를 파트에서 빌드 플랫폼으로 수동으로 변형할 수 있습니다.
파트와 연결을 피할 수 없는 경우에는, 곡면이 아닌 평평한 외면과 같이 처리하기 쉬운 영역에 서포트를 설치 할 수 있습니다. 리스케일 플랫폼 프로젝션 도구(rescaled platform projection tool)를 사용하면 서포트의 너비를 줄여, 사후 처리가 필요한 영역을 줄일 수 있습니다.
이 자동차 파트는 블록 서포트 구조로 지탱됩니다. 볼륨 서포트와 달리 블록 서포트는 완전히 견고하지 않습니다.
이 자동차 부품은 블록 서포트 구조가 적용되었습니다.블록 서포트는 볼륨 서포트와는 달리 완전 솔리드가 아닙니다.
손쉬운 서포트 제거
솔리드 서포트는 강력하면서 제거하기 쉬운 미세한 톱니와 결합하거나, 미리 분리 지점을 표기하는 방법 중의 한 가지를 선택할 수 있습니다. 후자는 모래 시계의 형태를 가지며 중간에 무너집니다. 이를 통해 서포트 제거 불량 및 부품 손상으로 인해 발생할 수 있는 에러를 최대한 피할 수 있습니다. 그런 다음 외면을 부드럽게 합니다. 조각난 블록 서포트와 서포트 구조 사이의 간극은 서포트 제거를 용이하게 합니다.
외면의 품질을 손상시키지 않고 서포트를 제거하는 또 다른 방법은 서포트가 필요한 곳에 소재를 추가하는 것입니다. 완성 후 소재를 부서트려 의도된 최종 모양을 얻을 수 있습니다. (Magics의 밀링 오프셋 기능)
귀중한 파우더 재활용
적층제조용 금속 파우더는 매우 비쌀 수 있기 때문에 가능한 많은 파우더를 재활용하는 것이 바람직합니다. 안전 및 오염을 이유로 서포트를 제거하기 전에, 제어된 환경에서 가능한 한 많은 파우더를 제거하는 것이 가장 좋습니다. 외면 서포트의 퍼포레이션과 조각화를 통해 Magics는 지지력을 유지하면서 파우더의 재활용을 보장 할 수 있습니다. 디자인 설계자는 견고한 서포트를 파내거나 내부에 구조를 배치하여 제작 시간을 단축 할 수 있습니다.
최적의 장비 파라미터로 시간 절약 및 파트 응력 감소
데이터 준비 소프트웨어 외에도 장비 커뮤니케이션용 소프트웨어 역시 금속으로 제조된 금속 파트의 품질과 성공에 영향을 줍니다. 빌드 프로세서는 서로 다른 유형의 서포트 구조에 각각 다른 스캔 전략을 지원할 수 있습니다. 예를 들어, 서포트 구조는 2개의 레이어마다 스캔할 수 있어 스캐닝 프로세스의 속도를 높이고 스트레스를 줄일 수 있습니다.
머티리얼라이즈의 Build Processor, Control Platform 및 Inspector 소프트웨어를 사용하면 금속 적층 제조 프로세스를 완벽하게 제어할 수 있습니다. 빌드 프로세스 전략을 검사하고, 실시간으로 데이터를 모니터링 및 기록하고, 실패한 빌드의 근본 원인 분석을 통해 귀중한 시간을 절약하고 자료를 저장할 수 있습니다. 손쉽게 오류를 예측하고 감지하여 완성된 금속 파트의 품질에 대한 전반적인 신뢰를 높이는 것이 목표입니다.
Read inspiring stories and applications on how to use this module:
최적화된 메탈 서포트 구조의 이점을 경험하고 싶으시다면,